В то же время в 23 часа 3 августа войска 63-й А продолжили наступление по всему фронту, соединились с частями 380-й сд 3-й А и в ночь с 3 на 4 августа ворвались в город с юга, юго-востока и востока. На рассвете 4 августа 457-й сп 129-й сд 63-й А под командованием подполковника Ивана Васильевича Фролова ворвался на станцию Семинарская, а 518-й сп подполковника Якова Артемьевича Романенко овладел деревней Грачевка. Около 5 часов утра части 5-й сд 63-й А под командованием полковника Михалицына и 380-й дивизии полковника Кустова из 3-й А, действовавшие при поддержке 17-й гв. тбр полковника Шульгина и 253-го отдельного тп, завязали бои на восточной окраине города – улицах Московской и Пушкинской. К 6 часам утра 4 августа группа танков 17-й гв. тбр, наступавшая от деревни Большое Рябцево совместно с 1260-м сп 380-й сд, которым командовал подполковник Павел Михайлович Плотников, завязала бой за железнодорожный вокзал. Северо-западнее части 308-й сд под командованием полковника Масленникова форсировали Оку в районе деревни Щекотихино и ворвались в северную часть города, взяв под контроль улицы Пионерскую и Горького (Садовую). К 16.30 передовой отряд 129-й сд полковника Панчука также продвинулся до восточных окраин Орла в район Пятницкой слободы.

Весь день 4 августа в восточной части города шли уличные бои с подразделениями немецкой 12-й тд, которые к 19 часам отошли за Оку, разрушив за собой мосты. Немецкие саперы, отходя из центра города, взрывали здания, устанавливали в них мины замедленного действия. Советские саперы для наведения переправ и ремонта мостов использовали местное население – 300 жителей города[407], а штурмовые отряды, неотступно преследуя неприятеля, форсировали Оку в нескольких местах и в ночь на 5 августа ворвались в западную часть Орла.

По утверждению штаба ГА «Центр»[408], после боевого соприкосновения на правом и левом флангах 12-й тд в полосе 35-го ак 2-й ТА противник перешел в наступление значительными силами и при поддержке около 50 танков вклинился в главную полосу обороны в центре участка дивизии (восточная окраина города Орел). Наступление его было остановлено у железной дороги, подбито 30 танков. Таким образом, намерение противника еще до планомерного отхода немецких войск захватить Орел провалилось, несмотря на кризис на восточной окраине города. В 21.00 был взорван последний дорожный мост через реку Ока, и в 1.00 5 августа арьергарды 35-го ак покинули Орел.

В ночь с 4 на 5 августа подразделения 142-го сп 5-й сд под командованием подполковника Ивана Даниловича Фомина с танками армейского 231-го отдельного тп вышли к Оке и форсировали реку. В полосе 129-й сд около 4.30 утра 518-й сп подполковника Якова Романенко также вышел к берегу Оки в районе железнодорожного моста, тогда как основные силы дивизии к 5.30 продвинулись до устья реки Орлик. Одновременно 1262-й сп 380-й сд под командованием майора Николая Андреевича Малашина форсировал Оку и занял улицу Сталина (Московскую).

К этому моменту бои были значительно облегчены благодаря тому, что к городу с севера и северо-востока подошли 269-я и 342-я стрелковые дивизии 3-й А, которые к 16 часам вели бой с арьергардами немецкой 20-й мд на рубеже совхоз «Плещеево» – Рабочий Поселок. Пока шли уличные бои, войска ударной группы 3-й А прорвали промежуточную оборонительную полосу противника по реке Неполодь и продвинулись на юг, глубоко обойдя Орел с запада, вышли к реке Орлик, своими передовыми отрядами форсировали Орлик и перерезали шоссе Орел – Брянск. Части 63-й А, наступавшие южнее Орла, форсировали реку Цон и овладели железнодорожным поселком Саханский (4 км севернее Лопухино), соединившись здесь с частями 342-й сд полковника Червония, продвигавшейся с севера. Однако практически окруженный гарнизон противника продолжал упорно сопротивляться в пригородах и на окраинах Орла, которые были превращены в сильные оборонительные районы. Две ночи и один день продолжались бои за город, и только утром 5 августа Орел был полностью оставлен немцами. К исходу этого дня войска 3-й и 63-й армий, овладевшие городом и прилегающими районами, вышли на рубеж Бакланово – Крестьянин – Саханский – Большая Быстрая, после чего командующие армиями приступили к перегруппировке сил, чтобы организовать преследование отходящего противника.

Приказом Верховного главнокомандующего от 5 августа 1943 года трем стрелковым дивизиям – 5, 129 и 380-й – было присвоено почетное наименование Орловских (несколько позже это наименование получили еще семь дивизий), а ряд объединений и соединений, отличившихся в операции, стали гвардейскими.

По сведениям генерала Гребена[409], отступая из Орла, 2-я ТА уничтожила все мосты и другие важные с военной точки зрения сооружения, эвакуировав 53 тыс. тонн имущества и 20 тыс. раненых. По данным штаба 9-й немецкой армии, при отходе с Орловского плацдарма войсками 2-й танковой и 9-й армий было угнано 180 тыс. местных жителей, более 30 тыс. голов крупного рогатого скота, разрушено 100 мостов, 420 км железнодорожных путей, 40 станций и вокзалов[410]. Вместе с тем полковник Герман Теске констатирует[411], что создание специального комиссариата по делам эвакуации Орла не принесло ожидаемых результатов в связи с незнанием его сотрудниками условий работы; отсутствием времени для выработки четкого плана проведения эвакуации и организации взаимодействия между интендантской и транспортной службами (здесь в некоторых случаях требовалось вмешательство командования армий); помехами со стороны маневрирующих боевых частей.

Кроме того, проведению эвакуации препятствовал недостаток железнодорожного транспорта. В конце июля и начале августа, во время напряженных оборонительных боев за Орловский плацдарм и подготовки к его эвакуации, германское командование усиленно перебрасывало на угрожаемые направления резервы с других участков, спешно организовывало отвод соединений в тыл и постоянно маневрировало силами вдоль линии фронта. При этом основные переброски войск осуществлялись по железным дорогам. Так, маневрирование силами по рокадным коммуникациям было реализовано за счет организации «маятниковых» железнодорожных перевозок войск, техники и предметов снабжения (871 состав в июле и 835 составов в августе)[412].

В то же время советское командование заблаговременно планировало затруднить перегруппировки и снабжение отступающих войск противника, нарушив систему железнодорожных сообщений в его тылу, и реализация этого плана началась именно в момент битвы за Орел. Для того чтобы облегчить советским войскам развитие общего наступления и затруднить противнику оборону, еще 14 июля 1943 года Ставка Верховного главнокомандования и Центральный штаб партизанского движения отдали приказ «О партизанской рельсовой войне на коммуникациях врага», предусматривавший с 3 августа начать операцию под кодовым наименованием «Рельсовая война» – штабы диверсионных партизанских соединений, действовавших в тылу германских войск в районе протяженностью около 1000 км и глубиной 750 км на территории России, Белоруссии и части Украины (всего 167 бригад и отрядов, около 100 тыс. партизан), начали подготовку к террористическим актам на железнодорожном транспорте[413]. Целью операции было одновременным массовым ударом привести в негодность сотни тысяч железнодорожных рельсов (по плану – более 200 тыс. рельсов) и тем самым сделать невозможным быстрое восстановление противником железнодорожных путей. Все это должно было сопровождаться крушениями поездов, взрывами мостов и уничтожением путевой инфраструктуры – разрушениями станционных построек, сооружений и оборудования.